细长杆头型航行体高速入水载荷特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yizeswing
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鱼雷在海战中的作用非常重要,目前已经发展出了飞机空投鱼雷等新型发射方式。然而传统鱼雷的速度太低,现代战争对这种跨越气-水界面、高速入水的航行体,提出了更高速度的要求。高速意味着快速突防,可以有效地完成对敌打击,然而高速同时也意味着在入水过程中需要承受更高的载荷,目前的入水降载技术可能无法满足航行体高速入水的需求,因此研究高速航行体入水过程的降载方法具有重要的意义。本文考虑在传统航行体头部加装细长杆的方式实现入水过程的有效降载,通过数值仿真方法针对其入水冲击载荷特性展开系统的研究。首先基于流体动力学基本控制方程、湍流模型,采用重叠网格技术,利用CFD软件STARCCM+,建立了细长杆头型航行体高速入水的数值计算模型,对数值模型进行了网格密度无关性研究和时间步长无关性研究,通过与已有实验数据的对比验证了仿真方法的有效性。针对典型工况下细长杆头型航行体高速垂直入水过程开展数值仿真研究,分析了高速入水过程航行体冲击载荷和速度的变化规律以及细长杆的降载机理。针对细长杆长度和直径等几何参数变化展开载荷特性数值仿真研究,获得了不同长度、直径等结构参数下细长杆模型在冲击入水过程中的速度变化、冲击载荷变化以及降载特性变化规律。针对典型细长杆模型,不同入水速度、入水角度等初始参数下的入水过程开展数值仿真研究,获得了细长杆模型入水过程冲击载荷变化规律和入水射流发展规律。利用统计学工具将入水初速度、首次峰值载荷、最大峰值载荷三者之间的关系进行量化研究并得出了系列拟合关系。得到了垂向最大冲击力峰值与入水角度、入水初速度的变化关系及原因。
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